Rendkívül szokatlan, az univerzum mélységeiből érkezett rádiójel detektálásáról számol be egy kutatócsoport a Nature tudományos szaklapban megjelent tanulmányában. Az FRB 201912221A katalógusszámot kapott gyors rádióhullám keletkezési helye és eredete egyelőre még nem ismert.
Rendkívül távolról érkező óriási rádiókitörések, amelyek csak ezredmásodpercekig tartanak
A tekintélyesNature tudományos szaklapban július 13-án közzétett publikáció szerint az FRB 201912221A rádiókitörés a maga három másodperces idejével az eddig észlelt leghosszabb úgynevezett gyors rádióhullám (Fast Radio Burst, FRB), amit valaha megfigyeltek. A legtöbb gyors rádiókitörés mindössze néhány ezredmásodpercig tart, ezért az FRB 201912221A szokatlanul hosszú ideig tartó rádiójelnek számít.
Művészi fantáziarajz az FRB 201912221A jelű rádiókitörés objektumáról
A gyors rádiókitörések egy ezredmásodperc alatt több energiát sugároznak szét a kozmoszban, mint amennyi a központi csillagunkban, a Napban keletkezik egyetlen év során.
A csillagászok és az asztrofizikusok már régóta keresik arra a választ, hogy mi okozhatja ezeket a rendkívül erős és csak nagyon rövid ideig tartó rádiókitöréseket.
Egy nap-protuberancia képe a látható fény tartományában. Az FRB 201912221A rádiókitörés egyetlen ezredmásodperc alatt több energiát sugárzott ki, mint amennyit a Nap egyetlen év alatt
Az eddig azonosított FRB-k szinte kivétel nélkül nagyon távoli, több millió vagy akár több milliárd fényév távolságra fekvő galaxisokból érkeztek.
Csak 2020-ban sikerült először a Tejútrendszerből érkező FRB-t detektálni, ami lehetővé tette, hogy a csillagászok közelebb jussanak a gyors rádióhullámok eredetének a megfejtéséhez. A tudósok azt tapasztalták, hogy az intergalaktikus FRB-k jellemzői nagyon hasonlóak a saját galaxisunkban észlelt pulzárok és magnetárok sugárzási tulajdonságaihoz.
Egy pulzár művészi ábrája az objektumot körbevevő planetáris köddel. A pulzárok olyan extrém sűrű neutroncsillagok, amelyek egy szupernóva-robbanás maradványai
Ennek megértéséhez tisztázzuk röviden, hogy mi a különbség a pulzár és a magnetár között. A pulzárok általában egy szupernóva-robbanás után visszamaradó olyan kis térfogatú, de extrém sűrűségű neutroncsillagok, amelyek rendkívül gyorsan forognak a tengelyük körül, adott esetben egyetlen másodperc alatt akár több száz fordulatot is megtéve.
A pulzárok erős mágneses térrel rendelkeznek, és szintén erős röntgenforrásnak számítanak.
A magnetárok rendkívül erős mágneses mezővel rendelkező neutroncsillagok
A magnetár ezzel szemben olyan speciális neutroncsillag, amelynek rendkívül erős, a pulzárokénál is sokkal erősebb mágneses tere van, ami miatt óriási mennyiségű elektromágneses sugárzást bocsátanak ki részben röntgen, részben pedig gamma tartományban.
Milliószor fényesebb volt a kitörés a pulzárok és magnetárok hasonló jeleinél
A rendkívül szokatlan FRB 201912221A rádiókitörést 2019. december 21-én detektálták a kanadai CHIME (Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment) rádióteleszkóp segítségével. A CHIME-t a hidrogén által kibocsátott rádióhullámok észlelésére tervezték, amelyek az univerzum keletkezésének egyik legkorábbi szakaszából, abból az időszakból származnak, amikor a feltételezett titokzatos sötét energia hatására az univerzum elkezdett tágulni.
Részlet a Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment rádióteleszkóp antennarendszeréből
Az FRB 201912221A katalógusszámú rádiókitörés különlegességét a jel időtartama és mintázata adja.
Nem sok olyan objektum van az univerzumban, ami szigorúan periodikus jeleket bocsát ki – mondta Daniele Michilli, a tanulmány társszerzője, a Massachusetts Institute of Technology (MIT) asztrofizikusa. „Hasonló példák, amelyekről a saját galaxisunkban is tudunk, a rádiópulzárok és a magnetárok, amelyek egy világítótoronyhoz hasonló sugaras emissziót produkálnak. Úgy gondoljuk, hogy ez az új jel is talán egy különleges magnetártó vagy pulzártól származhat” – vélekedik Daniele Michilli.
Egy szupernóva-robbanás művészi ábrája. A szupernóva-robbanás után vagy egy szupersűrű neutroncsillaggá, vagy pedig fekete lyukká omlik össze a felrobbanó csillag maradványa
Míg a legtöbb FRB egyszeri esemény, néhány azonban ismétlődik, néha egyetlen rövid sorozatban, máskor pedig több perióduson keresztül. „Nemcsak nagyon hosszú volt – körülbelül három másodperces –, hanem rendkívül pontos időszakos csúcsai is voltak a jelnek, amelyeket szívverésszerűen bocsátott ki. Ez az első alkalom, hogy maga a jel periodikus módon tűnt fel” – nyilatkozta a MIT asztrofizikusa.
A rövid rádiókitörések (FRB) legnagyobb része távoli galaxisokból érkezik
Az FRB 201912221A rádiókitörése keltette mintázat elemzése után a kutatók azt találták, hogy noha a jelek kibocsátása szorosan megegyezik a saját galaxisunkban észlelt rádiópulzárok és magnetárok sugárzásával, de akad egy lényeges különbség is: az FRB 20191221A milliószor fényesebb a Tejútrendszer hasonló forrásaihoz képest.
A kutatók abban bíznak, hogy további kitöréseket is sikerül megfigyelniük
A tudósok egyelőre tanácstalanok, hogy mi állhat ennek a rendkívül intenzív fényerőnek a hátterében, de azt feltételezik, hogy ezt egy olyan forrás okozhatja, ami önmagában ugyan nem túl fényes, ám valamilyen ismeretlen okból sorozatos ragyogó kitöréseket produkál, és amelyeket a CHIME véletlenül „elkapott”.
A CHIME – rádióteleszkóp antennái
A CHIME már számos FRB-t észlelt különböző tulajdonságokkal – mondta Michilli. „Láttunk olyanokat, amelyek nagyon turbulens területről érkeztek, míg mások úgy néznek ki, mintha tiszta környezetből származnának Az új jel tulajdonságai alapján azt mondhatjuk, hogy a forrás körül egy rendkívül viharos plazmafelhőnek kell lennie” – érvel a tanulmány társzerzője.
Egy neutroncsillag művészi ábrázolása
Hogy még többet megtudjanak a rövid rádiókitörésekről és ezek titokzatos forrásáról, a kutatók arra készülnek, hogy – reményeik szerint – sikerül további impulzusokat is észlelniük az FRB 20191221A forrásából. Ez hozzásegítené az asztrofizikusokat annak megfejtéséhez, hogy mi okozhatja ezeket a rendkívül nagy energiájú rádiókitöréseket, és ezáltal többet megtudhatnánk a neutroncsillagok váratlan viselkedéséről is.
A napokban tudósok újabb információkat hoztak nyilvánosságra azzal a, még 2019-ben a Proxima Centauriból fogott rádiójelről, amivel kapcsolatban korábban felmerült, hogy akár földönkívüli civilizációtól is származhat.
A Földhöz legközelebb – mindössze csak 4.2 fényévre lévő – csillagtól származó, BLC1-nek elnevezett jelet az elmúlt két év során alapos elemzésnek vetették alá a kutatók, és ennek eredményét közölték most a Nature Astronomy magazinban.
Ezek szerint szinte teljesen kizárható, hogy a szóban forgó rádiójelek – amik amúgy nagyon eltértek a Kozmoszban egyébként észlelhető sugárzásoktól – valóban földönkívüli élőlényektől származtak volna. Ez ellen szó többek között az, hogy a forrásának tűnő csillagrendszer bolygóinak felszínén olyan körülmények uralkodnak, amik rendkívül ellenségesek az élettel szemben, így nem valószínű, hogy életnek akár egyszerű formái is jelen vannak rajtuk – az intelligens életről nem is beszélve.
Ehelyett a kutatók szerint a BLC1 egy ún. intermodulációs folyamat eredményeként jöhetett létre, ami adott esetben lényegében két vagy több rádióforrás jeleinek egy új jelbe kombinálódását takarja. Ez szerintük megmagyarázza, hogy az adás miért tűnt úgy, mintha a Proxima Centauriból jött volna, miközben valójában földi eredetű jelekből alakulhatott ki, amik az említett módon egy új jelbe kombinálódtak össze.
Bár egyelőre nem tudni, hogy pontosan mik lehettek ezek a jelforrások, de a most publikáltak szerint valószínűleg valamilyen rosszul működő – és így túl magas frekvencián sugárzó – berendezésből származhattak, lehet, hogy a jeleket észlelő obszervatórium közeléből.
A tudósok szerint ennek ellenére pozitívum a BLC1 felfedezése, mert azt jelenti, hogy a földönkívüli élet nyomait kutató rendszereink valóban képesek a szokatlan, potenciálisan más életformáktól származó rádiójelek észlelésére és kiszűrésére a kozmikus jelzáporból. Ugyanakkor úgy tűnik, hogy egyelőre még várni kell majd arra, hogy E.T. nyomaira bukkanjunk – méghozzá új számítások szerint akár 2 milliárd évig is, amit legtöbbünk valószínűleg nem fog cérnával bírni.
Csillagászok még áprilisban rövid, erőteljes rádióhullám-robbanást észlelt a világűrből, majd azt is azonosították, hogy honnan érkezett: egy hatalmas objektumból a saját galaxisunkban. Ez az első eset a történelemben, hogy a tudósok képesek pontosan meghatározni egy FRB kitörés forrását, és egyben ez a forrás van eddig a legközelebb a Földhöz.
A gyors rádiókitörések vagy FRB-k csak a másodperc töredékéig tartanak, de 100 milliószor erősebbek lehetnek, mint a Nap sugárzása. Intenzitásuk ellenére az eredetük nagyrészt ismeretlen. Azért nehéz felderíteni őket mert nagyon rövidek, kiszámíthatatlanok és általában rendkívüli távolságokban történnek. Annyi világosnak tűnik, hogy az univerzum lehető legszélsőségesebb körülményei között kell kialakulniuk, ami tematizálja az eredetükről folyó diskurzust, ideértve a haldokló csillagokat, az idegen technológiát, egy magnetárt azaz egy nagyon erős mágneses térrel rendelkező csillagot. A friss kitörésről beszámoló tudósok most ez utóbbi esetre voksoltak.
A grafika az SGR 0418 + 5729 nevű magnetárt mutatja, egy olyan neutroncsillagot, melynek viszonylag lassú a forgási sebessége, és alkalmanként nagy röntgensugárzást generál. A bal oldali képen a Chandra adatai közepén rózsaszínű forrásként az SGR 0418 látható. A jobb oldalon a NASA művészi ábrázolása ad közeli képet az SGR 0418 -ról, ami a Földtől mintegy 6500 fényévnyire található. (Kép: NASA)
Meg tudták erősíteni azt is, hogy a kitörés éppen úgy festett, mint a többi, távolabbi FRB festene, ha azt a saját galaxisunkon kívülről észleltük volna. Ez arra utal, hogy a többi kitörés legalább egy részét máshol is hasonló objektumok alakíthatják, mint ezt.
„Ez egy nagy rejtély, hogy mi hozza létre ezeket a hatalmas energiakitöréseket, melyek eddigi észlelései az univerzum felét átszelték, mire elértek bennünket. Ez az első alkalom, hogy egyetlen asztrofizikai tárgyhoz köthetjük az egyik ilyen egzotikus gyors rádiókitörést” – mondta el Kiyoshi Masui, az MIT fizika-professzora, aki az FRB Fényerősség elemzését vezette a csapatban.
A detektálás április 27-én kezdődött, amikor a kutatók két űrtávcsővel többszörös röntgen- és gamma-sugár kitörtést észleltek a saját galaxisunk másik végén található magnetárból. Másnap a kutatók két észak-amerikai távcsövet fordítottak az égbolt megfelelő része felé, és rögzítették az „FRB200428” néven ismertté vált kitörést.
A Tejút első FRB-je
A kitörés nem csak a Tejút első FRB-je és az első, amelyhez egy magnetár társult, hanem az első olyan is volt, ami a rádióhullámok mellett másféle energiát is kibocsátott. A kutatást a Nature folyóiratban megjelent három cikkben ismertették, és a világ számos teleszkópjából származó adatokra támaszkodott, kanadai, amerikai, és kínai berendezésekből érkező megfigyeléseket hasznosítva.
FRB-t először 2007-ben detektáltak és azonnal megindult a találgatás arról, hogy mi képes ekkora energiakitörésekre. Már akkor is a magnetárok tűntek a legesélyesebb jelöltnek, különös tekintettel arra amit a mágneses terük működéséről gondolunk, ami motorként működhet, előidézve az erőteljes robbanásokat.
Ennek tesztelésére a csillagászok megkísérelték a kitörések eredetét az ég lehető legkisebb részein belül lokalizálni. Legalábbis elméletileg ennek lehetővé kell tenni a számukra, hogy az űrben található ismert objektumokhoz társítsák őket, és összefüggéseket keressenek a rádióenergia-törések és más csillagászati jelenségek között.
A mostani kutatás az első, ami elvégzi ezt a munkát, és bizonyítékot szolgáltat az FRB-k és a magnetárok összekapcsolására. Ez értékes nyom lehet az FRB-k eredetének részleges megfejtéséhez.
Ha bebizonyosodna, hogy az FRB-k magnetárokból származnak, még akkor is sok rejtély marad körülöttük. A csillagászoknak meg kell keresniük azt a mechanizmust, amely lehetővé teszi a magnetárok számára az FRB-k hatalmas energiájának kibocsátását, meg kell érteniük, hogyan tud egyszerre ilyen fényes, szokatlan energia- és röntgensugárzást egyidejűleg kibocsátani.
Egy halott csillag felől érkező, érdekes jeleket fogtak be korábban tudósok. Mostanra a forrásukat is sikerült megtalálni.
Először lokalizálták gyors rádiókitörések (Fast Radio Burst, azaz FRB) forrását a Tejútrendszerben, és első alkalommal sikerült kapcsolatot találni két kozmikus jelenség, a magnetárok és a rádiókitörések között – közölte Volodimir Szavcsenko, a Genfi Egyetem csillagászati tanszékének tudományos munkatársa. Az intézet a Föld körül 2002 óta keringő Integral nevű műhold segítségével gyűjtött tudományos adatokat értékelte ki.
Április végén riasztottak a világ csillagvizsgálóinak megfigyelőrendszerei, egy halott csillag ugyanis egyedülállóan intenzív sugárzást bocsátott ki nagyon rövid ideig, néhány milliszekundum erejéig. Az Integral segítségével meg tudták állapítani a rendkívül fényes rádiókitörések forrását: az SGR 1935 2154 jelet viselő, a Kis Róka csillagképben lévő magnetárból érkeztek.
A magnetárok rendkívül erős mágneses térrel rendelkező neutroncsillagok, tömegük a Napéval megegyező, átmérőjük viszont csupán 20 kilométer körüli. Amikor aktívvá válnak, kevesebb mint egy másodperc alatt nagy energiájú sugárzást bocsátanak ki, mely több milliárdszor fényesebb, mint a Nap.
Ezekről a gyors rádiókitörésekről kevés információval rendelkeznek a tudósok. 2007-ben fedezték fel őket, eddig azonban más műholdak segítségével nem sikerült azonosítani eredetüket a Kis Róka csillagképen belül. Az Integralnak és Ibis nevű képstabilizátorának köszönhetően azonban először sikerült forrásként az SGR 1935 2154 magnetárt azonosítani. „Ez valóban úttörő felfedezés. Fényt derít két titokzatos jelenség, a magnetárok és a gyors rádiókitörések eredetére. Eddig még sohasem sikerült lokalizálni a Tejútrendszerben egy FRB forrását” – mondta el Mereghetti.
Szavcsenko és a milánói INAF IASF asztrofizikai intézetben dolgozó Sandro Mereghetti vezetésével a csillagászok az Astrophysical Journal Letters című tudományos lapban számoltak be eredményeikről.
Brit csillagászok nemrég 157 naponta ismétlődő rádiójeleket fogtak be, de ennek a forrását még nem találták meg.
